Displays aus Wasser und Öl

  • 02. June 2006
 

Displays aus Wasser und Öl

Physik Journal - Ein neuer Display-Prototyp verwendet Zellen, die mit Wasser und Ölen gefüllt sind.

Stromsparend und kontrastreich lassen sich mit elektronischem Papier mittlerweile Texte und stehende Bilder anzeigen. Nach erfolgreichen Laborversuchen entwickelt nun der Elektronikkonzern Philips mit seiner Tochterfirma Liquavista erste Prototypen für neuartige farbige Anzeigen bei Digitaluhren und elektronischen Taschenrechnern. In diesen Displays wird jeder einzelne Bildpunkt durch winzige, mit Wasser und eingefärbten Ölen gefüllte Zellen dargestellt.

Abb.: Bei diesem Display-Prototyp entsteht die Farbwirkung durch winzige, mit Wasser und eingefärbten Ölen gefüllte Zellen. (Foto: Philips)

Diesen Displays liegt die mithilfe einer elektrischen Spannung geregelte Benetzung einer wasserabstoßenden Oberfläche (electrowetting) zugrunde. Dazu wird in 25×25 Mikrometer kleinen und 50 Mikrometer dicken Zellen eine weiße Lage aus einem stark hydrophoben, amorphen Fluoropolymer mit einem dünnen Ölfilm sowie einer Wasserschicht bedeckt. Eine leitfähige, transparente Lage aus Indiumzinnoxid schließt das System ab. In dem Grundzustand erscheint die Zelle als schwarzer oder farbiger Bildpunkt, je nach den Farbstoffen, die in der öligen Phase verteilt sind. Wird nun jedoch eine Spannung von –15 bis –20 Volt angelegt, so ist die anfangs hydrophobe Schicht nicht länger wasserabstoßend, sodass die Ölschicht von dem darüber liegenden Wasser verdrängt wird. Die Folge: Der Betrachter sieht keinen Farbpunkt mehr, sondern die weiße Oberfläche des Fluoropolymers. Das Schwerefeld der Erde beeinflusst die Pixel nicht, da die Oberflächenspannungen mit etwa 1000-fach größeren Kräften wirken als die Erdanziehung.

In ersten schwarz-weißen (mit schwarzem Öl) und farbig-monochromen (mit gefärbten Öl) Prototypen setzten die Philips-Forscher bis zu 14.000 dieser mit lithografischen Prozessen hergestellten Öl-Wasser-Zellen auf ein regelbares Transistorareal. Mit einer Diagonalen von etwa zweieinhalb Zentimetern erreichen diese Anzeigen eine Auflösung von knapp 170 Pixel pro Zoll. Der Kontrast von 15:1 (ohne jede Hintergrundbeleuchtung) ist vergleichbar mit dem von bedrucktem Zeitungspapier. Diese Anzeige benötigt etwa zehnmal weniger Strom als ein herkömmliches Flüssigkristalldisplay und lässt sich innerhalb von wenigen Millisekunden schalten. Damit sind videotaugliche Schaltfrequenzen von über 100 Hertz möglich. Für vollfarbige Displays kann vor jedem einzelnen Pixel der Schwarz-Weiß-Variante ein steuerbarer RGB-Filter gesetzt werden.

Jan Oliver Löfken

Quelle: Physik Journal, Juni 2006, S. 14

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